Computational Modeling of Fluorescence Photobleaching

Christian Valdemar Hansen

Publikation: AfhandlingPh.d.-afhandling

Abstract

Fluorescerende proteiner, såsom grønt fluorescerende protein (GFP), har ændret
og revolutioneret den måde, hvorpå videnskabsfolk i dag bruger mikroskoper.
Højt opløselige live celle fluorescens billeder bliver i dag brugt til at
studere intracellulær trafik, som ikke før var muligt at se. En af de moderne
mikroskopi metoder til visualisering af transport processen i levende celler er
Fluorescence Loss In Photobleaching (FLIP). I FLIP bleger en højintensitets
laser et lille område i cellen, hvor der mellem blegningerne bliver taget billeder.
Denne afhandling præsentere flere metoder, som kan anvendes til at beskrive
den intracellulær transport, som kan observeres på FLIP billederne.
Et reaktion-diffusions system, som modellere både frie og hindrede molekyler,
samt forskellige modeller for kernemembran transport er opstillet. I interessen
for at udvikle en automatiseret analyse a FLIP billederne, bliver celle geometrien
fundet fra de originale FLIP billeder ved brug af algoritmen Active
Contours Without Edges også kendt som Chan-Vese algoritmen.
Efter vores kendskab er det første gang at nogen presenterer en kvantitativ
beregningsmæssig FLIP metode (cFLIP), som anvendes til bestemmelse af
beskrivende transport parametre ud fra FLIP data. En metode, som kan bestemme
diffusions konstant, membran permeabilitet, lokale bindings rater og
blegnings raten for eGFP. Ydermere er metoden blevet udvidet, således at den
kan modellere intracellulær protein ophobning, som er relateret til adskillige
aldersrelateret sygdomme, som Alzheimers, Huntingtons, Ataksi og Parkinsons.
I tillæg præsenteres et adaptivt E-skema for viskose bevaringslove, som
udspringer fra udarbejdelse af en analyse for cFLIP metoden. Numeriske forsøg
og simuleringer ved brug af det adaptive E-skema er udført for at vise den
forbedrede præcision. Tilmed er det bevist at E-skemaer er monotone og TVD.
Polyglutamin proteinophobningerne, som undersøges i denne afhandling
bevæger sig ikke, det er derfor muligt at anvende cFLIP metoden på faste
beregningsnet. Nylige udviklinger i FEniCS gør det muligt at have flere net,
som kan bevæge sig uafhængigt. MultiMesh implementeringen i FEniCS er
undersøgt og anvendt til at simulere vinden og udsigten for en anlægsplan
til bebyggelse. Disse giver et mål for, hvor godt husene er placeret, som kan
bruges i forbindelse med at finde og designe den mest optimale anlægsplan.
OriginalsprogEngelsk
Bevilgende institution
  • Syddansk Universitet
Vejledere/rådgivere
  • Schroll, Achim, Vejleder
  • Wüstner, Daniel, Vejleder
Udgiver
StatusUdgivet - 28. dec. 2017

Fingeraftryk

Dyk ned i forskningsemnerne om 'Computational Modeling of Fluorescence Photobleaching'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

Citationsformater